第四章 非晶态合金的制备
非晶合金制备方法
非晶合金制备方法非晶合金，也被称为非晶态金属或非晶态合金，是一种具有非晶态结构的合金材料。
与晶态材料相比，非晶合金具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性，因此在许多领域有着广泛的应用。
有几种常见的非晶合金制备方法，包括快速凝固法、溅射法和机械合金化法等。
快速凝固法是最常用的一种制备非晶合金的方法。
该方法通过将合金液体迅速冷却至高速凝固状态，使其结晶过程无法发生，从而形成非晶态结构。
快速凝固法主要有液体金属冷却法、蒸发冷凝法和高速冷却法等。
液体金属冷却法是将合金液体倒入一个冷却介质中，使其迅速冷却并形成非晶态结构。
蒸发冷凝法则是通过蒸发冷却的方式制备非晶合金。
高速冷却法则是利用高速冷却流体对合金液体进行快速冷却。
溅射法是另一种常用的非晶合金制备方法。
该方法通过将原料金属放置在真空室中，然后利用离子束轰击或电弧放电等方式将金属原子溅射到基底上，形成非晶合金薄膜。
溅射法可以制备出具有高质量、高纯度的非晶合金薄膜，广泛应用于电子器件和光学材料等领域。
机械合金化法是一种将粉末混合物通过机械力作用下制备非晶合金的方法。
该方法通常使用球磨机或高能球磨机等设备，将金属粉末和非金属元素混合在一起，通过机械力的作用使其形成非晶态结构。
机械合金化法可以制备出大块的非晶合金材料，广泛应用于航空航天、汽车制造和能源领域。
除了以上几种方法，还有一些其他的非晶合金制备方法，如熔体淬火法、气相沉积法和快速固化法等。
这些方法各有特点，适用于不同类型和形状的非晶合金材料制备。
非晶合金是一种具有特殊结构和性能的材料，在现代科学技术中有着广泛的应用。
通过快速凝固法、溅射法和机械合金化法等多种制备方法，可以制备出高质量的非晶合金材料，为各个领域的发展提供了重要的支持。
随着科技的不断进步，相信非晶合金的制备方法将会更加多样化和高效化。
非晶态合金材料的制备及其力学性能研究
非晶态合金材料的制备及其力学性能研究非晶态合金材料（Amorphous Alloy）是指由金属原子、金属间化合物或金属与非金属元素形成的无定形固体。
这种材料具有优异的力学性能、热稳定性和腐蚀抗性等特点，因此被广泛应用于航天、汽车、电子等领域。
本文将介绍非晶态合金材料的制备方法和力学性能研究。
一、非晶态合金材料的制备方法非晶态合金材料的制备方法主要有快速凝固法、机械合金化法和物理气相沉积法等。
快速凝固法是指将高温熔体通过快速冷却制备非晶态合金。
该方法常用的设备有单轮快速凝固仪、多轮快速凝固仪和线性凝固仪等。
通过这些设备，可以制备出具有不同组成和形状的非晶态合金。
机械合金化法是指将粉末状的金属材料在高能球磨机中进行反复摩擦和冲击，使其发生塑性变形和固态反应，从而形成非晶态合金。
该方法适用于制备微米级别的非晶态合金，具有操作简单、设备成本低等优点。
物理气相沉积法是指将高温的原料气体通过离子束或电子束加热，形成高能原子簇，在衬底上沉积并形成非晶态合金。
该方法可制备出具有较大平面尺寸和均匀厚度的非晶态合金薄膜，适用于微电子器件等领域。
二、非晶态合金材料力学性能研究非晶态合金材料的力学性能是其在工程应用中的重要特性，主要包括弹性模量、屈服强度、延展性等。
弹性模量是指材料在力学应变范围内，对应力变化的敏感度。
非晶态合金材料的弹性模量通常较高，这意味着其具有良好的耐磨损性和抗变形能力。
屈服强度是指材料的抗拉强度达到临界值时所承受的最大应力。
非晶态合金材料的屈服强度通常较高，甚至可超过传统多晶金属材料的强度水平。
这是由于其无定形结构使得位错无法在晶间滑移，因此其内部形成的应力场比多晶材料更均匀。
延展性是指材料在受力时的变形能力。
非晶态合金材料通常具有较小的延展性，这是由其无定形结构所决定的。
但是，可以通过合适的改性和处理方式，提高其塑性和延展性。
非晶态合金材料的力学性能在工程应用中具有重要意义。
研究其力学性能不仅可以为其工程应用提供理论指导，而且还可促进新型非晶态合金材料的发展和应用。
非晶态合金制备及其应用前景
非晶态合金制备及其应用前景非晶态合金是一种新型的合金材料，它的结晶状态比传统的晶态合金复杂，而且具有许多优越的性能。
由于其独特的结构和性质，非晶态合金正在成为材料科学领域的研究热点。
本文将介绍非晶态合金的制备方法以及其在各个领域中的应用前景。
1. 非晶态合金的制备方法非晶态合金的制备方法很多，可以分为物理法和化学法两种。
物理法主要包括快速凝固法、机械法、靶材法、等离子体喷涂法等。
其中，快速凝固法是将高温熔体迅速冷却制成非晶态结构的方法，可以通过快速凝固的方式来制备非晶态合金。
化学法主要包括化学还原法、溶胶-凝胶法、热分解法等。
这些方法都可以通过化学反应的方式来得到非晶态合金。
2. 非晶态合金的性能和应用非晶态合金具有很多优越的性能，如高强度、高韧性、高硬度、优异的磁学性能和生物相容性等。
因此，非晶态合金在材料科学中应用广泛，特别是在电子、航空航天、汽车等领域中。
2.1 电子领域非晶态合金在电子领域中的应用主要包括磁盘头、传感器、电流互感器、电感器、电子阜等。
其中，磁盘头是非晶态合金最早得以商业化应用的领域之一。
而随着电子技术的发展，非晶态合金在电子领域中的应用潜力也越来越大。
2.2 航空航天领域非晶态合金的高强度和高韧性使它在航空航天领域中非常有用。
在航空航天领域中，非晶态合金可以用于制备高性能涡轮叶片、航空发动机叶片、低重量的飞机结构和引擎飞轮等。
2.3 汽车领域汽车领域是非晶态合金的另一个潜在的应用领域。
使用非晶态合金可以制造高强度、高韧性和低能耗的汽车结构和发动机部件。
此外，非晶态合金还可以用于制造汽车轮毂、减震器、牵引电机等。
3. 非晶态合金的未来发展前景非晶态合金在各个领域中的应用前景非常广阔。
随着科技的不断发展和应用范围的扩大，非晶态合金的制备工艺和性能也将不断提高。
在未来，非晶态合金将成为材料科学领域的主要研究方向之一，并且将得到更广泛的应用。
功能材料(非晶态合金)
图4-4 纯Ni，Au77.8Ge13.8Si8.4，Pd82Si18， Pd77.5Cu6Si16.5的C曲线
从图中可以看出，不同成分的合金，
形成非晶态的临界冷却速度是不同的。临
界冷却速度从TTT图可以估算出来
Rc = (Tm-Tn)／tn
式中Tm为熔点，Tn，tn分别为C曲线鼻尖所 对应的温度和时间。
组元间电负性及原子尺寸相差越大(10％
~20％)，越容易形成非晶态。在相图上，
成分位于共晶点附近的合金，其Tm一般较
低，即液相可以保持到较低温度，而同时
其玻璃化温度Tg 随溶质原子浓度的增加而
增加，令T = Tm-Tg，T随溶质原子的增
加而减小，有利于非晶态的形成。
合金非晶态的形成倾向与稳定性通常 用ΔT＝Tm －Tg 或ΔTx ＝Tx －Tg 来描述，其
3．化学气相沉积法(CVD)
目前，这种方法较多用于制备非晶态Si，Ge， Si3N4，SiC，SiB等薄膜，适用于晶化温度较高的材 料，不适于制备非晶态金属。
4．液体急冷法 将液体金属或合金急冷获得非晶态的方法统称为 液体急冷法。可用来制备非晶态合金的薄片、薄带、 细丝或粉末，适于大批量生产，是目前实用的非晶 态合金制备方法。
若考虑实际冷 却 过程， 就要作 出 合 金的连 续冷却 转 变 图 (CCT 图 ， 即 Continous-CoolingTransformation )， 如图4-5，图中示出 了临界冷却速度。
图4-5 几种非晶态合金的CCT图及TTT图
研究表明，合金中组元间电负性及原 子尺寸大小与非晶态的形成有很大关系。
为了进一步了解非晶态的结构，通常 在理论上把非晶态材料中原子的排列情况 模型化，其模型归纳起来可分两大类。一 类是不连续模型，如微晶模型，聚集团模 型；另一类是连续模型，如连续无规网络 模型，硬球无规密堆模型等。
非晶态合金的一种制备方法
非晶态合金的一种制备方法非晶态合金是指具有非晶态结构的金属合金。
与晶体结构的金属合金相比，非晶态合金具有具有更高的硬度、强度和韧性，以及优异的阻尼特性和导电性。
非晶态合金制备方法主要有快速凝固法、化学合成法、机械合金化法以及溶液淬火法等。
以下将详细介绍这些制备方法。
1. 快速凝固法:快速凝固法是制备非晶态合金最常用的方法之一。
该方法在金属熔体状态下，通过快速冷却将熔体迅速凝固成非晶态结构的固体。
常用的快速凝固方法包括水淬法、微滴法以及薄带法等。
其中，水淬法是最常用的方法之一，其原理是将熔融金属注入到冷却剂中，迅速冷却凝固成非晶态合金。
这种方法可以制备出具有高度非晶态结构的合金，但是需要对冷却速度进行精确控制。
2. 化学合成法:化学合成法是通过化学反应来制备非晶态合金。
这种方法通常使用金属有机前体与其他化合物反应生成非晶态合金。
例如，通过气相沉积法，可以将金属有机前体在高温条件下分解成金属原子，然后与其他气体反应生成非晶态合金。
这种方法可以控制合金的化学组成和结构，可以制备出多种不同的非晶态合金。
3. 机械合金化法:机械合金化法是通过机械力的作用来制备非晶态合金。
这种方法通常使用高能球磨、挤压、冲击等机械力对金属粉末进行处理。
机械合金化的原理是通过机械力使金属粉末发生变形、断裂和重新结合，形成非晶态和纳米晶态结构的合金。
机械合金化法制备非晶态合金具有简单、可扩展性好的特点。
4. 溶液淬火法:溶液淬火法是将金属合金在高温状态下快速冷却至低温，制备非晶态合金。
在溶液淬火法中，液体金属合金先加热至高温状态，然后迅速浸入低温淬冷液体中，使其迅速冷却凝固为非晶态合金。
该方法需要对淬冷温度和淬冷液体进行精确控制，可以制备出高度非晶态结构的合金。
总的来说，制备非晶态合金的方法有快速凝固法、化学合成法、机械合金化法以及溶液淬火法等。
这些方法各有优缺点，选择合适的制备方法要根据具体的要求和实际情况来确定。
非晶态合金的制备方法的研究和应用将为制备高性能材料和开发新颖器件提供重要的技术支持。
非晶态合金的制备与性能研究
非晶态合金的制备与性能研究一、引言非晶态合金是一种特殊的材料，它是由高浓度的合金元素混合制成的。
与传统的多晶材料相比，非晶态合金具有更高的强度、更低的磨损和更好的防腐蚀性。
近年来，非晶态合金在汽车、航空、电子和能源等领域得到了广泛的应用。
二、非晶态合金的制备方法非晶态合金的制备方法有多种，主要包括溶液冷却、气相淬火、电弧溅射和机械合成等。
其中，溶液冷却法是一种简单有效的方法，它可以制备出大量的非晶态合金样品。
该方法通常是将合金元素混合在一起，然后将混合物放入高温溶液中，迅速冷却。
通过这种方法，可以制备出各种不同的非晶态合金样品。
气相淬火是另一种制备非晶态合金的方法。
该方法可以通过在惰性气体中快速冷却合金样品来制备非晶态合金。
这种方法可以获得优异的非晶态合金样品。
电弧溅射是一种常见的合金制备方法，它适用于制备各种金属薄膜和表面涂层。
该方法通过在真空环境下对目标材料进行电弧放电来制备非晶态合金。
这种方法还可以制备出多层复合薄膜和纳米多层结构薄膜。
机械合成是一种非常简单的方法，它利用机械力来制备非晶态合金样品。
该方法可以通过球磨等机械装置对合金粉末进行处理，得到非晶态合金样品。
该方法制备的非晶态合金样品具有良好的均匀性和可控性。
三、非晶态合金的性能研究非晶态合金具有许多出色的性能，其中最突出的是其高强度和良好的延展性。
这两种性能的组合使非晶态合金被广泛应用于许多重要的领域。
非晶态合金还具有优良的耐腐蚀性和高温性能。
这些性能使得非晶态合金在汽车、航空和能源领域得到广泛的应用。
除了高强度和高温性能外，非晶态合金还具有出色的热稳定性和化学稳定性。
这些性能使得非晶态合金适用于各种特殊环境下的应用。
最近的研究表明，非晶态合金还是一种优秀的催化剂材料。
非晶态合金催化剂可以用于水处理、气体处理和化学加工等领域。
四、结论非晶态合金是一种具有广泛应用前景的高性能材料。
它的制备方法多种多样，而且具有许多出色的性能。
未来的研究应该集中于探索非晶态合金在各个领域中的应用，以及制备更高性能的非晶态合金材料。
非晶态合金材料的制备及其性能研究
非晶态合金材料的制备及其性能研究一、引言非晶态合金材料是由金属和非金属元素混合而成的一种特殊材料，具有良好的机械性能、高温稳定性和耐腐蚀性等特点，在航空、航天、电子、汽车等领域得到广泛应用。
本文旨在介绍非晶态合金材料的制备方法及其性能研究进展。
二、非晶态合金材料的制备方法1.快速凝固法快速凝固法是制备非晶态合金材料的主要方法之一。
它是通过将高温熔体在短时间内迅速冷却而得到的。
快速凝固法主要有以下几种形式：(1)注射成形注射成形是指将高温合金液体喷射到高速旋转的铜轮上，使其迅速凝固成带状或箭头状的合金带或合金箭头。
(2)薄带法薄带法是将高温合金液体均匀倾倒在旋转的铜轮上，使其形成均匀的薄片状合金带。
薄带法工艺简单，适合生产中小规模、复杂形状的非晶态合金部件。
(3)熔体淬火法熔体淬火法是将高温合金液体放在冷却系统中，在液态状态下急速冷却。
2.物理气相沉积法物理气相沉积（PVD）法是利用大气微压力下的物理气相形成气体离子，进行材料表面修饰或改性的工艺。
PVD法可制备多层复合非晶态合金膜、纳米非晶态合金薄膜等。
3.化学气相沉积法化学气相沉积（CVD）法是以气相反应产生的物质形成与原始气体化学不同的新物质，通过气相化学反应方式形成非晶态合金薄膜。
CVD法优点在于大面积生产高质量、不同形状的非晶态合金膜，同时也可以较好地调节非晶态的成分结构。
三、非晶态合金材料的性能研究1.机械性能非晶态合金材料具有很高的硬度和弹性模量，极高的疲劳极限，强度接近于普通坚硬材料的2倍以上。
非晶态合金的强度与它们的化学成分、制备方式、形状和粒度有关。
2.热稳定性非晶态合金材料具有很好的热稳定性。
其玻璃化转变温度（Tg）相对较高，可达到1000°C以上。
与单一纯金属相比，非晶态合金的热稳定性优越，主要由于结晶的组织失去了。
传统的金属多晶材料在高温时会出现晶粒的长大和变形，而非晶态合金不会发生这种情况，因此其高温稳定性更好。
非晶态合金的形成条件与制备方法
非晶态合金的形成条件与制备方法非晶态合金是一种特殊的材料，其具有非晶态结构和特殊的性能。
它的形成条件和制备方法是研究这一材料的重要内容。
一、形成条件非晶态合金的形成需要满足一定的条件，主要包括以下几个方面：1. 快速凝固条件：非晶态合金的形成需要在非常短的时间内将液态合金快速冷却到玻璃转变温度以下，使其无法发生晶化。
因此，需要使用特殊的快速凝固技术，如快速凝固法、溅射法、等离子体法等。
2. 成分设计：合金的成分对非晶态结构的形成起着重要作用。
一般来说，非晶态合金的成分应具有高浓度的合金元素，以增加原子间的相互作用，阻碍晶体的长程有序排列。
3. 合金元素选择：合金元素的选择也是形成非晶态合金的关键。
一般来说，合金元素应具有较大的原子半径不匹配度，以增加原子间的扭曲和不规则性，从而阻碍晶体的形成。
4. 冷却速度控制：非晶态合金的形成需要控制合金的冷却速度。
通常情况下，冷却速度越快，非晶态合金的形成越容易。
因此，需要采用合适的冷却方式和工艺参数，如快速冷却、淬火等。
二、制备方法非晶态合金的制备方法有多种，常用的方法包括以下几种：1. 快速凝固法：这是最常用的制备非晶态合金的方法之一。
该方法通过将合金液体迅速冷却，使其在非晶态温度范围内快速凝固。
常用的快速凝固方法包括冷轧、快速淬火、溅射等。
2. 溅射法：该方法是将合金靶材溅射到基底上，形成薄膜或涂层。
溅射过程中，由于原子的高能量状态和相互碰撞，可以使合金在非晶态条件下形成。
这种方法可以制备非晶态合金薄膜或涂层，具有广泛的应用前景。
3. 熔体淬火法：该方法是将合金加热到液态状态，然后迅速冷却至非晶态转变温度以下。
通过控制冷却速度和温度梯度，可以制备出非晶态合金。
这种方法适用于大块非晶态合金的制备。
4. 等离子体法：该方法是利用等离子体的高温和高能量特性，将合金加热到液态状态，然后迅速冷却。
等离子体法可以制备出高质量的非晶态合金，具有较好的工艺可控性和成品质量。
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应用：非晶态材料可用于日常用品保护和装饰、功能 材料的功能膜层、电子、电力、化工等领域。
第二节 金属玻璃的形成机理及其体系
主要内容： 一、金属玻璃的形成机理 二、非晶合金系及其组元特点
制备非晶态合金必须解决的关键问题 有两个：
(1)必须形成原子(或分子)混乱排列的 状态。 (2)将这种热力学上的亚稳态在一定的 温度范围内保存下来，使之不向晶态 转变。与晶态固体相比，非晶态固体 的一个基本特征是其构成的原子(或分 子)在很大程度上的混乱排列，体系的 自由能比对应的晶态要高，因而是一 种亚稳态。 因此，要求所获得非晶合金的使用温 度应低于合金的晶化温度。
图示是对于纯镍及三种合金计算所得的TTT曲线。可见，在几种合金中，由 于液相线温度的降低及玻璃转化温度的提高，因而其结晶起始曲线与纯镍比， 都大大向右推迟了。图上的虚线是由TTT曲线计算来的CCT曲线。
根据CCT曲线，计算所得的Rc:
Ni—3×1010K/s AuGeSi—7.5×105K/s PdSi —2.7×103K/s
TΔS，式中，ΔG为相变自由能差；ΔH、ΔS分别为液相转变 为固体的焓变和熵变。
在熔点处（即T=Tm），有ΔG=0，因此，Tm=ΔH/ΔS 可见，要得到低熔点，就要减小ΔH、提高ΔS。 增加合金中的组元数量可有效提高ΔS，降低熔点Tm。所以，
多元合金比二元合金更容易形成非晶态。此外，合金中组 元数的增加可以使合金系统自液态向固态转变时自由能变 化△G减小，使得合金自液相发生结晶转变的热力学驱动力 减小，不易发生结晶转变，而容易形成非晶。
显然Rc1要比Rc2大，说明非晶制备过程中抑制熔体凝固时的非均质形核 的重要性。
对于非晶态，从固态到液态，一般没有明显的熔 化温度，存在一个玻璃化温度Tg。一般定义玻璃 化温度Tg为粘度相当于1013泊时的温度，这时位形 熵最小，几乎为零。因此，只有当熔体冷却温度 在玻璃化温度时，非晶态才趋于稳定。为防止结 晶发生，一般要求熔体的过冷度Δ T（=Tm-Tg，Tm 为热力学熔点，即粘度接近于零时的温度）要小。
（3）材料特性的调控性
非晶态合金不受化合价的限制，在较宽 的成分范围内可以自由调节其组成。因 此，它具有许多结晶合金所不具有的优 异的材料特性的调控性。
二、非晶合金的发展历史
1947年：Brenner等人用电解和化学沉积方法获得Ni-P、 Co-P等非晶态薄膜用作金属保护层；
1960年：美国加州理工Duwez枪淬法首次制备几十微米 Au-Si合金薄带；（第一次突破：金属玻璃可人工合成）
3、电学性能 由于非晶态合金具有很小直至为零的电阻温度系数，因而
可成为标准电阻及磁泡存储材料。高电阻率。
4、化学性能 具有高耐腐蚀性。例如Fe43Cr16Mo16C10B5P10金属玻璃在
298K、6mol／L的HCl的极端恶劣环境中，其腐蚀量仅为 304不锈钢的10-5。 （因为其结构均匀，没有金属晶体中经常存在的晶界、位 错等结构缺陷，也没有成分偏析和第二相等，故不易产生 引起电化学腐蚀的阴、阳两极。）
1、力学性能 极高的强度及硬度(如Fe80B20玻璃的屈服点σs可达
3626MPa)，硬度值HV为10790MPa，杨氏模量E为 165730MPa)，这是因为非晶态金属中没有普通晶态金 属中总是存在的活动的晶格位错，而在金属/类金属原 子间又有很强的化学键的缘故。在拉伸时，金属玻璃 只展现较小的伸长率(1.5～2.5％)，但在压缩时却表现 出很高的塑性，它的撕裂能亦比一般晶态合金高，表 明在高强度的同时有较好的韧性。 高比强度、超弹性（高弹性极限）、高耐磨损性等。
基于上述原理，已能在1K/s慢速 冷却条件下制备出厚度达1cm的 Pd40Ni40P20非晶合金。我国已成功 地研制出0.4～0.6mm厚更具有实用 价值的Ni-Nb和Ni-B-Si金属玻璃。
1、非晶合金系
二元非晶合金一般是由过渡族金属或贵金属和玻璃化 非金属或类金属组成，如Fe、Ni、Co等和B、Si、C、 P等，玻璃化元素原子百分比为15-30％。
Tg/Tm越大， Rc则越小，液态金属越易形成非晶。实验表 明， Tg/Tm >0.5的液态金属可以方便地采用传统急冷技术 制成金属玻璃。
②临界冷却速度(Rc)
只要冷却速度足够大，任何一种合金熔体都有可能过冷至Tg而不发 生结晶过程，从而形成非晶结构。只是不同的合金，其形成非晶态 的临界冷却速度(Rc)会有很大的差别。
金属凝固时，粘度与温度的关系见图8—24。曲线1表示在接近平衡 的条件下(Tm—平衡熔点)进行的结晶过程，结晶完毕时，粘度上升 至1015Pa·s左右。曲线2表示一过冷的合金熔体，随着温度的下降(过 冷度的增大)粘度不断上升的情况。
临界冷却速度Rc越小，非晶合金的形成越容易，即 该合金的非晶（玻璃）形成能力(GFA， Glass Forming Ability)就越好。
但大部分常规的工业合金，其临界冷却速度要远高于此， 故在目前的快速凝固技术条件下，还不容易形成非晶结构。
此外，过冷液体温度区间Tx(Tx=TX-Tg) 、最大 非晶样品厚度tmax也可用于表征合金的GFA。
小结 在金属玻璃的制备中，形成玻璃态的一般原则可
以归纳为两条： 必须使熔体的冷却速度大于临界冷却速度； 必须将金属玻璃冷到或低于它的晶化温度，严格
通常的金属及合金结晶的最大自发形核速率处的 过冷度约为0.2Tm。
（2）金属玻璃的非晶形成能力(GFA)
① 约化玻璃温度(Tg/Tm)
显然，合金的熔点（Tm）或平衡液相线温度(Tl)愈低，Tg 愈高，则愈容易在连续冷却的过程中避免结晶过程的发生， 最后在Tg温度转变为玻璃。
约化玻璃温度（或称比玻璃转变温度）Tg/Tm（或 Tg/Tl）是液态金属GFA大小的一种度量，即用于 衡量合金形成非晶态的倾向。
2、磁学性能
已开发出一系列具有优良软磁和硬磁 特性的非晶合金。
铁、钴、镍基的金属玻璃具有十分良 好的软磁性能（高磁导率），它们的 铁心损耗仅为晶态合金的几分之一， 是优异的变压器铁心、磁录音头及多 种磁性器件材料。
例如，在电力领域，铁基非 晶合金的最大应用是配电变 压器铁芯。由于非晶合金的 工频铁损仅为硅钢的1/5-1/3， 利用非晶合金取代硅钢可使 变压器的空载损耗降低60%70%。
金属熔体在接近平衡结晶温度时， 其粘度在10-3～10-2Pa·s之间。随 着温度的下降，熔体的粘度不断上 升。如果在金属熔体的连续冷却过 程中，熔体的粘度已上升至 1013Pa·s左右,而结晶形核和长大尚 未开始，则整个结晶过程就被遏制 了。这时(在玻璃转化温度)，熔体 凝固为玻璃态。金属凝固为玻璃的 过程是一个均相的过程，这与通常 的结晶过程有很大的不同,后者是 一个非均相的过程。
地说，必须冷到或低于它的玻璃转变温度Tg。
现在最低的Rc为0.005K/s ，实验室tmax达80mm，最大的样 品厚度有望达150mm。
二、非晶合金系及非晶态合金的组元特点
为了获得大块非晶及准晶材料 还必须借助于合金系的正确选 择和成分设计使合金材料具有 较高的玻璃化转变温度和强的 非晶形成能力。
非晶态材料
非晶态合金 非晶态半导体 非晶态超导体 非晶态聚合物
一、非晶态合金的结构特点
与晶态材料的结构相比较，非 晶态材料具有以下主要特征：
(1)长程无序性 原子的排列从总体上是无规
则的，但近邻或次近邻原子 间存在短程有序。由于非晶 态结构的长程无序性，可以 把非晶态材料看作是均匀的 和各向同性的结构。 “短程有序”是非晶态固体 的基本特征之一。尺寸约约 1~1.5nm。
第四章 非晶态合金的制备
第一节 非晶态合金概述 第二节 金属玻璃的形成机理及其体
系 第三节 非晶态合金的制备方法 第四节 大块非晶的制备
第一节 非晶态合金概述
对自然界中的各种物质 按不同的物理状态分为 两大类：有序结构和无 序结构。
晶体为典型的有序结构， 而气体、液体及诸如非 晶态固体都属于无序结 构，气体相当于物质的 稀释态，液体和非晶固 体相当于凝聚态。
非晶态合金的衍射花样： 由较宽的晕和弥散的环 组成，没有表征结晶态 的任何斑点和条纹。
用电子显微镜看不到由 晶粒晶界、晶格缺陷等 形成的衍衬反差。
(2)亚稳态性 热力学上处于亚稳定状态，
晶化温度以上将发生晶态 结构相变，但晶化温度以 下能长期稳定存在。
这种热力学上的稳定性直 接关系到非晶态材料的使 用寿命和应用。
1990年：美国贝尔实验室陈寿鹤发展了双辊甩带工艺实现 金属非晶薄带量产；
1990年代：日本东北大学Inoue和张涛，美国加州理工 Johnson发现了高非晶形成能力合金，大块非晶兴起； （第二次突破）
2000年代：非晶形成能力的研究派生了高熵合金。
三、非晶态合金的性能及应用
非晶态材料的物理、化学性能常比相应的晶态材料更 优异，从而具有一系列极有价值的性能特点。
(2)主要组元的原子尺寸差要大于12％；
(3)主要组元之间具有负的混合热。即主要组元元素 间有形成化合物的倾向。
主要的非晶合金系有：贵金属基、铁基、钴基、镍基、 钛基、锆基、铌基、钼基镧系金属基、铝基、镁基合 金等
二元（CuZr）到八元（Fe系） 应用最广泛：Zr基、Fe基 形成能力最好：Zr-、Pd-、Ce-BMGs
2、非晶合金系的组元特点
(1)多组元合金体系 由两个以上组元构成； 由热力学原理，当金属或合金熔体发生结晶时，ΔG=ΔH-
1、金属玻璃的形成机理
Байду номын сангаас足够高的冷却速度下，液 态合金中可避免通常的结晶 过程(形核和生长)，而在过冷 至某一温度(Tg称玻璃转化温 度glass transition temperature)以下时，其内部 原子冻结在液态时所处位置 附近，从而形成非晶结构。